水热法制备特定形貌单晶
水热法制备特定形貌单晶 La2-xSrxCuO4 及甲烷催化氧化性能
水热法制备特定形貌单晶 La2-xSrxCuO4 及甲烷催化氧化性能张悦;张磊;邓积光;魏丽;戴洪兴;何洪【期刊名称】《催化学报》【年(卷),期】2009(030)004【摘要】以纺锤体状单晶氧化铜、片状单晶氧化镧和硝酸盐为金属源, 通过水热法并灼烧所得产物, 制备了具有纺锤体状、棒状和短链状类钙钛矿型氧化物La2(xSrxCuO4 (x = 0, 1)单晶纳微米粒子. 采用 X 射线衍射、扫描电镜、透射电镜、X 射线光电子能谱、氢气程序升温还原、氧气程序升温脱附以及 N2 吸附等技术对所得催化剂的物化性质进行了表征, 考察了这些样品催化甲烷氧化反应的性能. 结果表明, 将 Sr 部分引入 La2CuO4 的晶格中可增加催化剂表面吸附氧量、Cu3+含量和还原能力. 在空速为50 000 ml/(g·h) 和 CH4/O2 摩尔比为 1/10 的条件下,以硝酸盐为金属源制得的 LaSrCuO4 表现出最高的催化活性, 在675 ℃ 时甲烷反应速率高达40.9 mmol/(g·h) . 这一优良的催化性能与其表面较高的氧空位浓度、独特的单晶结构和特定的表面形貌有关.【总页数】8页(P347-354)【作者】张悦;张磊;邓积光;魏丽;戴洪兴;何洪【作者单位】北京工业大学环境与能源工程学院化学化工系,催化化学与纳米科学研究室,北京,100124;北京工业大学环境与能源工程学院化学化工系,催化化学与纳米科学研究室,北京,100124;北京工业大学环境与能源工程学院化学化工系,催化化学与纳米科学研究室,北京,100124;北京工业大学环境与能源工程学院化学化工系,催化化学与纳米科学研究室,北京,100124;北京工业大学环境与能源工程学院化学化工系,催化化学与纳米科学研究室,北京,100124;北京工业大学环境与能源工程学院化学化工系,催化化学与纳米科学研究室,北京,100124【正文语种】中文【中图分类】O643【相关文献】1.立方形貌ITO粉体的水热法制备及光电性能 [J], 张怡青;刘家祥2.水热法制备不同形貌纳米片状MoS2的光催化性能 [J], 颜士明;刘金刚;马兴科3.特定形貌和多孔纳米CeO2的制备及其CO催化氧化研究进展 [J], 侯扶林;李红欣;杨阳;董寒;崔立峰;张晓东4.水热法制备立方体二氧化铈及其CO催化氧化性能研究 [J], 孙潇潇;刘晓露;熊燕5.不同形貌氧化锌的微波水热法制备及其光催化性能 [J], 王松;李阳;李飞;程晓红因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
单晶制备方法范文
单晶制备方法范文单晶制备是一种重要的晶体制备方法，用于制备高纯度、大尺寸和高质量的单晶材料。
本文将介绍几种常见的单晶制备方法。
1.熔融法熔融法是制备单晶材料最常用的方法之一、该方法首先将原料粉末加入坩埚中，通过加热坩埚使其熔化。
然后，将熔融体缓慢冷却，使其中的原子或分子有足够的时间重新排列成为有序的晶体结构。
最后，通过剖析、切割或溶解等方法得到单晶。
2.水热法水热法是通过在高温高压的水环境中进行晶体生长的方法。
该方法通常使用混合溶液，将试样和溶剂一起装入高压釜中。
随着温度升高和压力增加，试样溶解，晶体逐渐从溶液中生长。
通过控制温度、压力和溶液成分，可以实现单晶的生长。
3.气相输运法气相输运法是通过在高温气氛中使试样在晶界和界面扩散的方法。
首先，将原料制成粉末，然后将粉末放入烧结体中，在高温下加热。
粉末在高温气氛中扩散，形成晶体生长的条件。
最终得到单晶。
4.化学气相沉积法化学气相沉积法是通过在合适的气氛中，使气态反应物沉积到衬底表面上形成单晶的方法。
该方法通常使用低温和大气压或低气压条件下进行。
通常先将衬底加热到合适的温度，然后通过输送反应气体，使气体中的原子或分子在衬底表面沉积，并逐渐形成单晶。
5.溶液法溶液法是通过在适当的溶剂中将试样溶解并逐渐冷却结晶得到单晶的方法。
溶解试样后，通过逐渐控制溶液的温度和溶剂挥发的速度，使溶液中的试样逐渐结晶为单晶。
溶液法适用于生长一些不易用其他方法制备的化合物单晶。
总结单晶制备方法相对复杂，需要仔细选择适合的方法和条件。
除了以上几种常见的方法外，还有其他一些专用的单晶制备方法，例如激光熔融法、分子束外延法等。
单晶制备方法的选择要考虑材料的物化性质、成本和实际需求等因素。
单晶的制备对于材料科学研究和器件制造都具有重要的意义。
水热法生长单晶二氧化钛纳米棒
水热法生长单晶二氧化钛纳米棒汪汉斌;汪宝元;刘向;向晶晶【摘要】利用水热反应生长单晶TiO2纳米棒,研究了水热时间和加入钛源的量对纳米棒长度和形貌的影响.研究发现反应时间是控制纳米棒长径比重要的因素.纳米棒直径随着钛源量的增大而增大,纳米棒密度随着钛源量的增大而减小.当钛源量为190 μL、时间为10 h、温度为150 ℃时,生长出来纳米棒直径为100 nm,长度为3.4 μm,此条件生长出来的纳米棒长径比最大,最适合应用在敏化太阳能电池中.%Single crystal TiO2 nanorods were synthesized by hydrothermal method.The influence of the hydrothermal time and the amount of titanium source on the length and morphology of the nanorods were studied.The study showed that the reaction time was an important factor that controlling the length to diameter ratio of nanorods.As the amount of titanium source increases, the diameter of TiO2 nanorods was increased while the density of nanorods decreased.The study also showed that when the amount of titanium source was 190 μL, reaction time wa s 10 h and the temperature was 150 ℃, the resulted nanorods were 100 nm in diameter and 3.4 μm in length, which had the largest length to diameter ratio and were suitable for application in the sensitized solar cells.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2017(045)006【总页数】3页(P63-65)【关键词】氧化钛;水热法;纳米棒;形貌控制【作者】汪汉斌;汪宝元;刘向;向晶晶【作者单位】湖北大学物理与电子科学学院,湖北武汉 430062;湖北大学物理与电子科学学院,湖北武汉 430062;湖北大学物理与电子科学学院,湖北武汉 430062;湖北大学物理与电子科学学院,湖北武汉 430062【正文语种】中文【中图分类】O613TiO2 是一种化学性能稳定、高折射系数(n=2.4～1.5)、无毒的宽禁带氧化物，还有催化活性强，组成元素在地壳中含量丰富等特点，在敏化太阳能电池，光催化、气敏传感器、涂料等方面有广泛的应用[1-3]。
单晶制备方法综述
单晶制备方法综述单晶是指物质中具有高度有序排列的晶体，具有优异的物理、化学和电学性能。
单晶制备是实现高性能材料研制和工业应用的重要一环。
本文将综述几种常见的单晶制备方法。
1.液相生长法：液相生长法是最常见的单晶制备方法之一、它基于溶剂中溶解度随温度变化的规律，利用溶剂中存在过饱和度来实现晶体生长。
在溶液中加入适量的晶种或原料，通过恒温、搅拌等条件控制溶液中的过饱和度，使得晶体在液相中逐渐生长。
液相生长法具有适用范围广、成本低廉、晶体尺寸可控等优点，被广泛应用于多种单晶材料的制备。
2.熔体法：熔体法是通过将材料加热至高温使其熔化，然后再进行快速冷却来制备单晶。
熔体法适用于熔点较高的材料，如金属和铁电材料等。
具体实施时，将原料加热至熔点以上，然后迅速冷却至晶体生长温度，通过控制冷却速率和成核条件等参数，使得材料在熔体状态下形成单晶。
熔体法制备的单晶具有高纯度、低缺陷密度等特点。
3.化学气相沉积法（CVD）：化学气相沉积法是将气体、液体或固体混合物送入反应器中，通过化学反应生成气体中的原子或离子，然后在合适的衬底上生长晶体。
CVD法的主要控制参数包括反应原料、反应条件和衬底选择等，通过优化这些参数可以得到高质量的晶体。
CVD法适用于制备半导体晶体、薄膜和光纤等材料。
4.硅热法：硅热法是指通过将石英管内的硅砂与待制备材料在高温下反应，生成有机金属气体，通过扩散至冷却区域后与基片上的晶种接触形成晶体。
硅热法制备的单晶一般适用于高温超导材料、稀土金属等。
5.水热法：水热法是指在高温高压的水热条件下，利用溶液中溶质的溶解度、晶种和反应物之间的反应动力学及溶质活度等热力学因素来实现晶体生长。
水热法适用于很多无机非金属单晶材料的制备，如氧化物、硅酸盐等。
水热法可以自主调控晶体形貌和尺寸等物理性能。
综上所述，单晶制备方法涵盖了液相生长法、熔体法、化学气相沉积法、硅热法和水热法等多种方法。
不同的方法适用于不同的材料，通过合理选择和控制制备条件，可以得到高质量、尺寸可控的单晶材料，应用于各个领域的研究和应用。
水热法制备特定形貌单晶
What I have learned
• 本文中制备实验采用了水热法制备，相较传统的高温固相法 、共沉淀法和柠檬酸络合法，操作可实行性更高，对本人的 实验课题有借鉴意义。 • 文中研究的表征手段相当完备，充实了本人的知识构架，为 以后实验在表征方面提供了些许便利。（PPT由于篇幅限制 ，部分表征手段并未列出） • 文中结论称催化剂催化性能与其晶态结构和特定的表面形貌 相关，为本人后续实验提供了理论支持。
本文以不同化合物为金属源，采用水热法并在一 定温度下灼烧水热后所得产物，制备了单晶类钙 钛矿型氧化物La2-xSrxCuO4(x=0,1)纳微米粒子， 并对这些具有特定表面形貌单晶纳微米粒子进行 了表征，考察了其对甲烷氧化反应的催化性能．
Experimental
1. 制备具有特定形貌的氧化铜和氧化镧：
Sr掺杂显著提高了催化剂表面Cu3+ 浓度、吸附氧量和还原能力，从而 提高了α氧脱附量。催化剂的还原
能力与其粒子的表面形貌有关．
Conclusion
以纺锤体状单晶CuO、片状单晶La2O3和硝酸盐作金属源，采用水热法并焙 烧水热处理后所得产物，制备了具有纺锤体状、棒状和短链状的类钙钛矿型 氧化物 La2-xSrxCuO4(x=0,1)单晶纳微米粒子。Sr掺杂不仅增加了催化剂表面Cu3+含量 和吸附氧量，而且显著改善了催化剂的还原性能。
水热法制备特定形貌单晶La2-xSrxCuO4 及甲烷催化氧化性能
张悦，张磊等. 水热法制备特定形貌单晶La2-xSrxCuO4及甲烷催化 氧化性能. 催化学报[J].2009,30(4):347～354
• 1.Introduction • 2.Experimental • 3.Results
单晶材料的制备
控制提拉速率
V越大，直径越小； V越小，直径越大； 但是由于难于控制，一般不调节提拉速率
5）晶体的极限生长速率
生长速度：
说明
V ( K S GS K LGL ) / L
GS :晶体内的温度梯度 GL：熔体内的温度梯度
A：Gs恒定，GL越小，V越大； B：GL＝0，Vmax=KSGS/ρL； C：如果GL<0，熔体过冷，生长速率更大，担难于控制； D：提高GS，提高生长速率，但是温度提高，导致位错和热 应力提高；
3）晶体生长过程能量平衡 A. 能量守恒
Q1+Q2=Q3 Q1：产生的焦耳热和释放的相变热； Q2：输入的热量； Q3：温度升高所需要的热量； 稳定态温度场，温度不随时间变化，则Q3=0, Q1=-Q2
Q1=Lm L:凝固潜热； M:单位时间生长的晶体质量
-Q2=QS-QL=AKSGS-AKLGL Lm＝QS-QL=AKSGS-AKLGL
g KT0 ln(c / c0 )
令 c / c0； 1； g KT0 ln(c / c0 ) KT0 f g / s KT0 / s
σ越大，推动 力越大
熔体生长系统中相变驱动力
h TS
h(T ) TS(T )
F:指向晶体，熔化、溶解、升华 指向溶液。结晶
气相生长系统中相变驱动力
( p0 ,T0 ) 0 (T0 ) RT ln p0 ( p ,T0 ) 0 (T0 ) RT ln p0
RT ln p / p0 N0g, R N0K
g KT0 ln( p / p0 )
增加，自由能减小，晶粒自发长大；
C.半径越小，胚团越稳定
3.衬底上凹角形核：
水热法长单晶
2 theta (degree)
圖3 石英晶體長晶前後之XRD圖
3
(a)
(b)
圖4 長晶前石英晶種在光學顯微鏡下 所 觀 察 之 表 面 形 態 。 (a) 放 大 倍 數 為 100X；(b)放大倍數為200X。
(a)
(b)
Re
90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000
三、結果與討論 3.1 X 射線繞射分析(XRD )
圖 3 是石英晶種，成長前和成長後的 XRD 比較圖形。因為這次生長時間較短暫，導致於
生長品質比較不好，而形成非結晶的晶體，所
以在 XRD 的圖形中發現，生長後的晶體純度 較低。
3.2. 光學顯微鏡(OM) 圖 4 是實驗所使用之石英晶種，在未做長
圖 7 是隔板開口率為 2.56%的時候，模擬 出來之溫度分佈圖，從圖中可以發現，在隔板 部位會出現溫度轉變的情況，慢慢的往上轉變 低溫，隔板部位的流動情況如圖 8 所示，這樣 才能使得溶解物質傳輸至上部區域時，凝固而 成長於晶種上面。
四、結論 利用水熱法來做石英晶體的生長，其影響
參數非常的多，包括了溫度、壓力、礦化劑濃 度、填充率等等。本實驗藉由設定相同的溫度 和壓力兩條件，針對隔板開口率之變化的模擬 發現，藉由雷諾數大小來判斷，當隔板開口率 在 2.56%的時候，壓力釜上半部的流動情形， 此時是最穩定的，而隔板開口率在 0.16%的時 候，於洞口附近流場情況非常的不穩定。
Department of Mechanical Engineering, China Institute of Technology
摘要 單晶石英晶體是以水熱法於一密閉的圓柱容器長晶爐內生長，生長過程中爐 內注滿約 80vol.%的水溶液，容器分上下兩部分，中間用圓孔板隔開，使上 下兩部分保持一定的溫度差，在底部高溫區加入用於形成單晶的原礦，在上 部低溫區加入相應物質的晶種，其上下區域溫差為 20℃。在正常的狀態之 下，水溶液的流動是呈現三維狀態，其中隔板(Baffle) 開口率對於成長速率 有很大之影響。本文即針對長晶爐使用不同開口率隔板的情形下，研究成長 區與溶解區兩區域間的流體交換與熱傳現象。本實驗藉由設定相同的溫度和 壓力兩條件，針對隔板開口率之變化的模擬發現，藉由雷諾數大小來判斷， 當隔板開口率在 2.56%的時候，壓力釜上半部的流動情形，此時是最穩定 的，而隔板開口率在 0.16%的時候，於洞口附近流場情況非常的不穩定。 關鍵詞：水熱法，長晶爐，隔板，單晶石英，開口率
水热法制备In2O3晶体及其形貌研究
水热法制备In2O3晶体及其形貌研究肖尧;刘佳雯;李中华【期刊名称】《化学工程师》【年(卷),期】2016(000)003【摘要】以In（NO3）3·5H2O原料，通过水热法一步制备了In2O3晶体。
通过XRD、SEM等手段对所制备样品的物相、粒度和形貌进行了表征。
研究结果表明，通过此方法所制备的样品为高纯相的In2O3晶体，并具有由纳米粒子堆积组装成的类球型形貌，粒径为200nm左右，大小均匀。
在此基础上，研究了In（NO3）3·5H2O用量对所制备样品形貌的影响。
结果表明，增加In（NO3）3·5H2O用量会使粒子堆积更加致密。
此外，通过研究结果对In2O3类球体的形成机理进行了初步探讨。
%In2O3 craystals were prepared by one-step hydrothermal method using In (NO3)3·5H2O as raw ma-terial. The phase, size and morphology of the samples were characterized by XRD and SEM. The study results show that the In2O3 crystals with higher pure phase can be obtained by the method. Moreover, the prepared sam-ples have well-defined spherical morphology and the average size is about 200nm with good dispersity. On the ba-sis of the results, the effect of the amount of In (NO3)3·5H2O on the morphology of the prepared sample was st ud-ied. The results show that increasing the amount of In(NO3)3·5H2O will promote particle accumulation. In addition, the growth mechanism ofIn2O3 spheres was discussed according to the results.【总页数】3页(P5-7)【作者】肖尧;刘佳雯;李中华【作者单位】功能材料的设计合成与绿色催化黑龙江省高校重点实验室，哈尔滨师范大学，黑龙江哈尔滨 150025;功能材料的设计合成与绿色催化黑龙江省高校重点实验室，哈尔滨师范大学，黑龙江哈尔滨 150025;微系统与微结构制造教育部重点实验室，哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨 150080【正文语种】中文【中图分类】TB383.1;O614.372【相关文献】1.RbBe2 BO 3 F2单晶的水热法生长晶体形态和表面微形貌的研究 [J], 卢福华;刘心宇;李东平;霍汉德2.Zn掺杂In2O3的水热法制备及其光催化与电化学性能研究 [J], 闫共芹;蒋安邦;何强;3.In2O3介孔微米片的水热法制备及生长机理研究 [J], 宋玉哲;刘斌;刘国汉;韩根亮4.水热法BSO晶体微形貌及其成因研究 [J], 管晨雪;蔡劲宏;何小玲;周海涛;张昌龙5.水热法掺铌KTiOPO_4晶体的形貌和缺陷研究 [J], 覃世杰;黄凌雄;王金亮;周海涛;霍汉德;张昌龙;周卫宁因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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催化剂活性评价
由图7可见，甲烷反应速率随反应温
度升高而增加．其中CuO-LCO和
Nitrate-LSCO分别在LCO和LSCO系 列催化剂中表现出最高的催化活性.
从图7可以看到，单晶结构的
La2-xSrxCuO4的催化活性高于相应多 晶结构的．因此，我们认为单晶结
构是影响催化活性的一个重要因素。
What I have learned
• 本文中制备实验采用了水热法制备，相较传统的高温固相法 、共沉淀法和柠檬酸络合法，操作可实行性更高，对本人的 实验课题有借鉴意义。 • 文中研究的表征手段相当完备，充实了本人的知识构架，为 以后实验在表征方面提供了些许便利。（PPT由于篇幅限制 ，部分表征手段并未列出） • 文中结论称催化剂催化性能与其晶态结构和特定的表面形貌 相关，为本人后续实验提供了理论支持。
根据金属源的不同分类： • (1)氧化铜为金属源——CuO_LCO(CuO_LSCO) • (2)氧化镧为金属源——La2O3_LCO(La2O3_LSCO) • (3)硝酸镧和硝酸铜为金属源—— Nitrate_LCO(Nitrate_LSCO) 以柠檬酸络合法制备了多晶结构的催化剂，记为 Citrate_LCO和Citrate_LSCO
本文以不同化合物为金属源，采用水热法并在一 定温度下灼烧水热后所得产物，制备了单晶类钙 钛矿型氧化物La2-xSrxCuO4(x=0,1)纳微米粒子， 并对这些具有特定表面形貌单晶纳微米粒子进行 了表征，考察了其对甲烷氧化反应的催化性能．
Experimental
1. 制备具有特定形貌的氧化铜和氧化镧：
(1)水热法制备氧化铜，(2)沉淀法制备氧化镧；
2. La2-xSrxCuO4(x=0,1)的制备
按化学计量比称取金属源，溶解后与氢氧化钾反应， 得沉淀；移至自压釜内，水热处理，然后进行一些后处理 得固体粉末；然后相继用不同温度加热，最终可得目标催 化剂。
La2-xSrxCuO4(x=0,1)的制备
水热法制备特定形貌单晶La2-xSrxCuO4 及甲烷催化氧化性能
张悦，张磊等. 水热法制备特定形貌单晶La2-xSrxCuO4及甲烷催化 氧化性能. 催化学报[J].2009,30(4):347～354
• 1.Introduction • 2.Experimental • 3.Results
• 4.What I have learned
由图可见，由水热法制得的氧化铜呈纺锤体状(中间大而两端尖)
由沉淀法所获得的氧化镧为较均匀的片状纳微米粒子
图3为不同前体制得的La2CuO4催化剂的SEM和TEM照片．
图4为掺Sr后各催化剂的SEM和TEM照片．
XPS
XPS是表征催化剂表面物种性质的有力手段．表1列出了La2-xSrxCuO4的O1s和 Cu2p3/2的XPS分析结果和比表面积． 而表面吸附氧量的增加有利于催化剂活性的提高; 掺杂Sr提高了催化剂表面Cu3+的含量，这将有利于更多氧空位的形成.
Introduction
已有研究表明，除了晶体结构缺陷外，粒径和表 面形貌对(类)钙钛矿型氧化物的催化性能也有着 重要影响；而这些因素又与催化剂的制备方法及
条件紧密相关。
固体催化剂多为多晶纳微米粒子，而对特定表面 形貌的单晶纳微米粒子研究较少。
近年来发展起来的水热法是合成特定形貌固体化 合物的一种新方法，它是借助于密封反应釜中因 高温而形成的高压环境，促进纳米粒子的自组装 过程，从而有利于获得物化性质不同于传统方法 的目标产物．
Sr掺杂显著提高了催化剂表面Cu3+ 浓度、吸附氧量和还原能力，从而 提高了α氧脱附量。催化剂的还原
能力与其粒子的表面形貌有关．
n
以纺锤体状单晶CuO、片状单晶La2O3和硝酸盐作金属源，采用水热法并焙 烧水热处理后所得产物，制备了具有纺锤体状、棒状和短链状的类钙钛矿型 氧化物 La2-xSrxCuO4(x=0,1)单晶纳微米粒子。Sr掺杂不仅增加了催化剂表面Cu3+含量 和吸附氧量，而且显著改善了催化剂的还原性能。
Results
图1是La2CuO4和LaSrCuO4的XRD谱
通过与标准谱图的比较可知 CuO_LCO，La2O3_LCO和Nitrate_LCO具 有正交类钙钛矿型结构； 而掺杂Sr后的CuO_LSCO，La2O3_LSCO 和Nitrate_LSCO具有四方类钙钛矿型 结构。
电镜
图2给出了CuO和La2O3的电镜照片